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第二章 群落及其演替
第1节 群落的结构
人教版·选择性必修2
（第一课时）
问题探究：
稻田中生活着多种底栖动物，如大脐圆扁螺、中国圆田螺、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊的幼虫等。在稻田中饲养中华绒螯蟹(俗称“河蟹”)，由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。
1. 河蟹与底栖动物（如螺类）的关系是怎样的？
2. 提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化？
思考·讨论：
河蟹捕食底栖动物，它们之间存在捕食关系；河蟹和某些底栖动物可能还会捕食水中的浮游生物，因此河蟹与底栖动物的种间关系可能还包括种间竞争。
问题探究：
稻田中生活着多种底栖动物，如大脐圆扁螺、中国圆田螺、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊的幼虫等。在稻田中饲养中华绒螯蟹(俗称“河蟹”)，由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。
河蟹种群密度增大，会使很多生物种群的数量发生变化。河蟹会吃掉更多的底栖动物和杂草，导致底栖动物等的数量减少；河蟹的爬行活动对田泥有松动作用，可以改善田泥的土壤肥力而有利于水稻生长，可能会引起以水稻为食物的其他动物的数量增加。
2. 提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化？
思考·讨论：
有研究表明，养蟹稻田底栖动物的种类数、密度和多样性均低于常规稻田，且放蟹密度越大，降低得越明显。为保护底栖动物的多样性，可以在稻田中增加河蟹饵料的投喂量。
温故知新
人工林
稻田
池塘
在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，叫作生物群落（biological community）,简称群落。
1. 群落的概念
概念辨析
①一片森林中的各种生物以及阳光和土壤等（ ）
②一座山上的各种植物、动物、真菌等全部生物（ ）
③一片草地上的全部动植物（ ）
×
√
×
在群落水平上研究的问题与在种群水平上研究的有什么不同？
视角决定问题——以群落和种群研究为例
温故知新
种群的数量特征及其变化规律
数量
特征
最基本特征
种群密度
年龄结构
性别比例
死亡率
出生率
迁入率
迁出率
直接 影响
“J” 形增长
“S”形增长
波动
爆发
生物因素
非生物因素
数量
变化
影响因素
下降
消亡
研究群落
群落的范围和边界如何？
群落中有多少种群？哪些种群占优势？
群落中各个种群分别占据什么位置？
群落中各个种群之间的相互关系是怎样的？
群落具有怎样的空间结构？
群落的演替情况是怎样的？
分析上图可以看出，同时是对生物群体的研究，种群和群落是不同水平的研究对象。也可以作为研究者的不同视角。
视角决定问题——以群落和种群研究为例
温故知新
一、群落的物种组成
要认识一个群落，首先要分析该群落的物种组成。物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要的因素。
新疆北部针叶林
部分物种名录
新疆五针松、新疆冷杉、新疆云杉
福建武夷山的常绿阔叶林
部分物种名录
米槠、甜槠、木荷、狗脊、芒萁
一、群落的物种组成
一个群落中物种数目，称为物种丰富度（species richness）。
落叶阔叶林
常绿阔叶林
热带雨林
越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。
1. 丰富度
常绿针叶林
从我国从东北→海南的森林群落变化：
一、群落的物种组成
1. 丰富度
一个群落中物种数目，称为物种丰富度（species richness）。
随着海拔的增高，物种的丰富度降低
丰富度随水深度的增加而降低
一、群落的物种组成
在群落中，有些物种不仅数量很多，它们对群落中其他物种的影响也很大，往往占据优势。
个体数量多
生物量高
生活能力强
武夷山的常绿阔叶林
米槠
甜槠
木荷
狗脊
芒萁
优势种
伴生种
2. 优势种
一、群落的物种组成
群落中的物种组成不是固定不变的，随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去优势，甚至从群落中消失。
羊草
(优势种)
糙隐子草(优势种)
原来的罕见种增多
放牧强度加大
过度放牧
碱蓬(优势种)
一些原有种消失
草原生产力降低
3. 优势种的动态变化
二、种间关系
一个群落中的物种不论多少，都不是随机的简单集合，而是通过复杂的种间关系，形成一个有机的整体。
种间关系
原始合作
寄生
竞争
捕食
互利共生
二、种间关系
两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
① 实例
海葵
寄居蟹
提供保护
固着场所
蚂蚁
蚜虫
提供蜜露
驱赶天敌
1. 原始合作
② 作标曲线
A
B
时间
种群数量
同步变化
③ 能量关系
A
B
A
B
二、种间关系
两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。
2. 互利共生
① 实例
豆科植物
根瘤菌
提供有机养料
提供含氮的养料
藻类
真菌
提供有机养料
提供水分无机盐
② 作标曲线
A
B
时间
种群数量
A
B
③ 能量关系
同时增加，同时减少，
呈现出“同生共死”
二、种间关系
一种生物以另一种生物为食的现象。
① 实例
翠鸟捕鱼
蝗虫吃草
猎豹与斑马
雪兔与猞猁
3. 捕食
② 作标曲线
③ 能量关系
A
B
时间
种群数量
被捕食者
捕食者
“先增加者先减少，
后增加者后减少”的不同步性变化。
A
B
被捕食者
捕食者
二、种间关系
一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
① 实例
马蛔虫与马
噬菌体与大肠杆菌
菟丝子与豆科植物
4. 寄生
二、种间关系
② 作标曲线
③ 能量关系
A
B
体内寄生
B
A
体表寄生
A：寄生物
B：宿主
4. 寄生
一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
A：宿主
B：寄生者
时间
种群数量
A：宿主
B：寄生者
时间
种群数量
二、种间关系
两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
① 实例
同一草原生活的非洲狮和斑鬣狗
生活习性越近的两个物种，竞争越激烈，在自然生态系统中，竞争的结果是，尽量减少资源和空间的重叠，避免竞争，从而增加物种多样性。
5. 种间竞争
② 作用曲线
③ 能量关系
A
B
时间
种群数量
“你死我活”型
A
B
时间
种群数量
“势均力敌”型
A
B
C
二、种间关系
捕食
寄生
原始合作
互利共生
请说出下列生物案例相对应的种间关系。
竞争
二、种间关系
知识扩展
真菌孢子侵入蝙蝠蛾幼虫体内。靠吸收幼虫的营养进行繁殖。
当菌丝慢慢生长时，幼虫也随之长大钻出地面。直到菌丝繁殖至充满虫体，幼虫就会死亡，此时正好是冬天，就是所谓的冬虫。
当气温回升后，菌丝体会从冬虫的头部慢慢萌发，长出像草一般的真菌子座，称为夏草。
二、种间关系
红尾鸲和鹟都捕食飞虫，也常常从树叶及树冠末梢上啄食昆虫。在这两种鸟共同生活的地区，红尾鸲喜欢在疏林和缓坡处活动，而鹟更喜欢选择密林和陡坡。如果只有一种鸟存在，那么无论红尾鸲还是鹟，它们觅食生境的范围都比共存时更大。
思考·讨论：分析种间关系对群落的影响
资料1
思考·讨论：
1. 红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响？
红尾鸲和鹟的食性比较相似，种间竞争导致两个种群的分布范围缩小，甚至错开。
棕脸鹟
雄北红尾鸲
二、种间关系
某地海边潮间带分布着海星、藤壶、贻贝、帽贝、石鳖等动物，海星可以捕食该群落中的其他四种动物，其他四种动物之间无捕食关系。在一个16m2的实验样地中，人为去除该样地中的所有海星，几个月后，藤壶在该实验样地中占据优势，数量最多；再过一段时间，贻贝成为最终占优势的物种。
思考·讨论：分析种间关系对群落的影响
资料2
2. 资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？
海星与藤壶、贻贝、帽贝和石鳖四种动物存在捕食关系，后四种动物以水中的浮游生物、腐殖质等为食，彼此存在种间竞争关系；自然状态下，这五种生物可以共存，但在认为去除捕食者——海星之后，藤壶、贻贝、帽贝和石鳖之间主要是种间竞争，且占优势的物种随时间推移而发生变化。由此可见，捕食者影响自然群落中不同物种之间种间竞争的强弱，进而调节物种的种群密度。
思考·讨论：
2. 资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？
海星与藤壶、贻贝、帽贝和石鳖四种动物存在捕食关系，后四种动物以水中的浮游生物、腐殖质等为食，彼此存在种间竞争关系；自然状态下，这五种生物可以共存，但在认为去除捕食者——海星之后，藤壶、贻贝、帽贝和石鳖之间主要是种间竞争，且占优势的物种随时间推移而发生变化。由此可见，捕食者影响自然群落中不同物种之间种间竞争的强弱，进而调节物种的种群密度。
二、种间关系
思考·讨论：分析种间关系对群落的影响
3. 除了种间关系，还有哪些影响群落的因素呢？
影响群落的因素有自然因素和人为因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除种间关系外，生物因素还有种内竞争；非生物因素主要光照、温度、水、无机盐等。
二、种间关系
土壤是无数动物的家园，常见的动物有蜘蛛、鼠妇、蜈蚣、马陆以及多种多样的昆虫等等。以及一些小的土壤动物。
它们对动植物遗体的分解起着重要的辅助作用。
一、实验原理
1. 土壤小动物
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、种间关系
通过取样调查的方法来研究土壤中小动物类群的丰富度。
常用取样器取样的方法进行采集、调查，即用一定规格的捕捉器（如采集罐、吸虫器等）进行取样。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
2. 采集方法
一、实验原理
不适用样方法的原因：许多土壤动物活动能力较强，且身体微小。
二、种间关系
① 记名计算法
在一定面积（体积）的样地中，直接数出各个种群的个体数目，一般用于个体较大、种群数量有限的物种。
② 目测估计法
按预先确定的多度等级来估计单位面积（体积）中的种群数量。
等级的划分和表示方法有：非常多、多较、多、较少、少、很少等。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 物种相对数量的统计方法
一、实验原理
一般用于个体较小的种群。
二、种间关系
1
2
3
提出问题
制定计划
方法步骤
受人类活动影响程度不同的土壤中小动物类群丰富度的比较研究；调查和比较不同时间或不同空间的土壤中小动物类群的丰富度。
步骤 时间 地点 内容 方法 备注
第1步 ×年×月×日 ××× 环境考察 观察与测量 带温度计、干湿计、记录本
第2步
······
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、探究过程
二、种间关系
准备
取样
采集
观察分类
统计分析
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、探究过程
3. 方法步骤
取样器和记录环境情况
取样器
取样
诱虫器诱捕
简单采集
放大镜
显微镜观察
记名计算法
目测估计法
二、种间关系
准备
① 制作取样器
选择直径为5cm的硬质金属饮料罐，在距离顶端5cm处剪断。这样的取样器容积约为100mL。
5cm
② 记录
记录调查地点的地形和环境的主要情况，提出安全注意事项。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、探究过程
3. 方法步骤
二、种间关系
取样
选择取样地点，将表层土上的落叶轻轻拨开，用手来回旋转罐子，将其按入图中，按压罐底与地表几乎齐平，用铲子将罐内的土连同罐子一起挖出。将罐子中的土壤倒入塑料袋中。
塑料袋上应标明取样地点和时间等。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 方法步骤
二、探究过程
二、种间关系
去底花盆中放一个金属网，将取到的土壤样品放置在金属网上。为了使空气流通，土壤与花盆壁之间要留一定的空隙。然后，将花盆放置在诱虫器上，打开电灯。
采集
小动物
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 方法步骤
二、探究过程
二、探究过程
二、种间关系
诱虫器的原理
利用土壤小动物避光（趋暗）、避热和趋湿的特点。
使土壤小动物下移落入盛有酒精试管中。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 方法步骤
采集
小动物
二、探究过程
二、种间关系
简易采集法：
体型较大的用镊子取出，体型较小的用吸虫器采集。
吸虫器中的纱布作用：防止将土壤小动物吸走，将其收集在试管中。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 方法步骤
采集
小动物
采集的小动物放入体积分数为70%的酒精溶液中。
防止小动物体色发黑、体质变硬，给后续的物种鉴定带来困难。
二、探究过程
二、种间关系
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
3. 方法步骤
观察分类
可借助有关的动物图鉴查清楚小动物的名称，并进行分类。
有些小动物用肉眼难以识别，可以用镊子或者吸管吸出，放于载玻片上，借助放大镜、体视显微镜进行观察。应一遍观察一遍做好记录。
蛛形纲—蜘蛛
二、种间关系
统计分析
统计分析
根据前面介绍的丰富度统计方法，设计一个数据统计表，分析所记录的数据，完成一份研究报告。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、探究过程
3. 方法步骤
大类群 小类群 1组 2组 3组 全班
节肢动物门 软甲纲
倍足纲
唇足纲
蛛形纲
环节动物门 寡毛纲
软体动物门 腹足纲
二、种间关系
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、种间关系
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度
二、探究过程
4. 注意事项
5. 实验结论
① 从不同营养环境中采集的土壤样本要分别统计，如实记录。
② 尽可能多地收集小动物。
③ 同样营养土壤，多组同学进行统计比较。
④ 识别命名要准确。
组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度也是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。
二、种间关系
讨论
如果要调查水中小动物类群的丰富度，应如何研究？
主要是取样方式、取样对象、取样设备等要进行改进。取样时要考虑定点、定量等因素。定点就是要选取有代表性的地点取样；定量就是每次取样的数量（如一瓶、一网等）要相同。根据调查的水中小动物种类的不同，选取的取样设备也不同，如用网兜、瓶子等。
探究实验：研究土壤中小动物类群的丰富度

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